光电报警器的制作

 

摘 要：

本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件把光信号转换成电信号，控制数码管的显示以及报警电路。利用了部分数字逻辑电路，实现能在报警过程中实现对应路数的显示功能。该报警器的设计采用模块化结构，有三个模块即光电转换模块、定时模块以及显示模块组成。各模块功能独立，可扩充性强，很有经济利用价值。

关 键 字：

光电转换、定时器、模块。

前 言

报警器的应用非常广泛。在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。

第一章：【设计基本要求】

1、 采用双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警；

2、 采用LED显示被遮挡的路数，无报警显0，1路显1，2路显2，同时遮挡显3；

3、 采用5V供电。

【主要参考元件】：光敏3级管，555，74LS32，74LS247。

根据课题设计要求初步建立系统框图

 

第二章：电路各模块原理图

2.1 报警模块

首先，考虑到间歇性声光报警电路可以采用555振荡电路实现，首先了解555芯片的结构性能：

图1 ： 555芯片管脚图 图2：报警电路图

通过555定时器构成自激多谐振荡器产生的矩形脉冲来控制喇叭的间歇式的叫声。

2.2 数字显示模块

其次，显示电路选择74LS247——7段译码器：

图3：74LS247——7段译码器管脚图

译码显示电路如下：实现1端和7端为低电平时，数码管显示0；1为高电平7为低电平时，数码管显示1；1为低电平7为高电平时，数码管显示2；1为高电平7同时为高电平时，数码管显示3。3端为低电平时，数码管显示8；5端为低电平时，数码管全熄。

图4：数字显示电路图

74LS247译码器的真值表：

2.3 光电转换模块

再次光电转换采用红外线发光二极管和光敏三极管构成：

图5 ：光电转换图

光敏3级管受到光照时C，E级相当于短路。被遮挡时相当于断路。这就有了高低电平的输出来控制后面的数字电路部分，实际上这部分是实现了把电信号转换成数字信号的功能。

另外电路中还用到了一个或门74LS32

图6： 74LS32的管脚图 图7：74LS32的真值表

第三章：电路工作原理

本电路由3部分组成：电信号转换成数字信号系统，数字显示系统，555报警系统。通过光照光敏3级管输出高低电平来控制74LS247显示数字是哪路被挡，同时由555报警器发出间歇式的报警声。

电路设计：

小功率的发光二极管正常工作电流在10 mA～ 30mA范围内，根据欧姆定律，由I=U/R，U=5 V，10mA<I<30 mA，故与红外发光二极管串联的电阻值为510ù。光敏3级管要串联一个240ù的电阻以防止被击穿。

芯片74LS247是驱动共阳数码管的译码器，所以在共阳数码管之前要加几个100ù的电阻，以保护数码管不被烧坏，倘若数码管显示的过与亮了就要增大电阻的阻值。对于多谐振荡器可根据T=0.7*(R₁₂+2R₁₃)*C₁来确定间歇时间，导通时间为T₁=0.7*（R₁₂+R₁₃）*C_1，充电时间T₂=T- T₁ 由电路图可以算出导通时间为1.3S。

第四章：实验调试与分析

刚焊接好电路，接通电源，看到的是数码管显示0，表示正常。接着拿小刀挡住光敏3级管，不管挡住哪路都没有反应，数码管还是显示0，而且报警器也没有报警。问题出现：随即就拿5V电压直接接到555多谐电路，蜂鸣器发出响声，说明这部分电路没有问题。之后就从译码器的A，B端牵出2根导线，先将其中1路接到5V电源，2路接地，结果数码管显示为1，1路接地，2 路接电源，数码管就显示2，两路都接电源时就显示3。所以这部分也没错。那就是发光2级管和光敏3级管的问题了，一想可能是和发光2级管和光敏3级管串联的电阻阻值太小了导致烧掉了，于是问老师换了一组元件，并且换掉了那几个电阻，焊接好之后，重新接好电源，正常了。事后拿那几个电阻测了一下，原来上面标的不是它本身的阻值。当时可能也没有拿万用表测一下。导致后面的失误。

结 论

实验过程中碰到的刚开始不能正常显示并且运行的情况完全是粗心导致的，当时如果认真点的话就不会出现了，可能就是一下完成了。所以，通过实验意识到要从现在开始养成那种细心的好习惯。这对以后的课程设计甚至是毕业设计都非常有帮助。再者通过这次实习锻炼了自己的动手及查资料的能力。也体会到了成功带来了的喜悦。可以说是获益非浅。

再次反过来思考这个电路图，整个电路简单明了，可以根据此电路图应用到实际中去，红外发射管都用那种远程的功率大，距离远，还可以扩展到多路的数字显示，应用广泛，报警电路也可以改进发出不同的声音。可以说是十分有利用价值。

参考文献:

[1] 杨兴瑶。 实用电子电路500例。化学工业出版社。1996。

[2] 阎石。 数字电子技术基础。高等教育出版社。1997。

[3] 庞振泰、王采斐、屈宗明 （译）.光电接口器件手册.清华大学出版社.1998

附 录:

元件清单：

共阳数码管 1个；

74LS247译码器 1个；

红外线发射管 2个；

光敏3级管 2个；

555芯片 1个；

发光2级管 1个；

蜂鸣器 1个；

74LS32芯片 1个；

电容 2 个；

稳压电源 1台；

电阻若干

电路总图：